MIKE21水动力学模型应用研究进展

Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2020, 10(4), 510-515

Published Online August 2020 in Hans. /journal/aep

https:///10.12677/aep.2020.104061

Research Progress on Application

of MIKE21 Hydrodynamic Model

Qing Luo, Lihong Liu, Yumeng Wang

Department of Earth and Environment, Anhui University of Science & Technology, Huainan Anhui

Received: Jul. 15th, 2020; accepted: Aug. 4th, 2020; published: Aug. 11th, 2020

Abstract

MIKE21 model is a reliable means and an important basis for studying the movement of surface water flow. The model simulation of planar two-dimensional water flow is of great significance for the actual water condition verification, hydrological change calculation and future trend predic-tion. At present, many experts and scholars have carried out practical application of multi-angle, multi-level and different fields, and have repeatedly verified the accuracy and fit of the MIKE21 model. This paper mainly reviews the application of MIKE21 hydrodynamic model in river flood analysis, flood evolution in flood storage area, analysis of urban waterlogging risk and impact of water conservancy construction. The hydrological changes, general conclusions and application limitations, which are obtained, are discussed by the model under different simulation conditions.

On this basis, it elaborates and summarizes, and forecasts the application and development trend of MIKE21 hydrodynamic model.

Keywords

MIKE21 Hydrodynamic Model, River Flood, Flood Evolution in Flood Storage Area, Urban

Waterlogging, Water Conservancy Construction

MIKE21水动力学模型应用研究进展

罗庆，刘丽红，王雨蒙

安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南

收稿日期：2020年7月15日；录用日期：2020年8月4日；发布日期：2020年8月11日

摘要

MIKE21水动力学模型是研究地表水流运动的可靠手段和重要依据，模型关于平面二维水流的模拟，对

罗庆等

于实际水情验证、水文变化计算、未来趋势预测具有重要意义。目前，已有许多专家学者对此展开了多角度、多层次、不同领域的实际应用，并对MIKE21模型的精确度和拟合度进行了反复验证。本文主要综述MIKE21水动力学模型在河道行洪分析、蓄洪区洪水演进、城市内涝风险分析和水利工程建设影响等方面的具体应用，讨论模型在不同模拟条件下得到的水文变化、一般结论以及应用局限性。在此基础上进行阐述和概括，并对MIKE21水动力学模型的应用和发展趋势进行展望。

关键词

MIKE21水动力学模型，河道行洪，蓄洪区洪水演进，城市内涝，水利工程建设

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1. 引言

随着地表水文现象研究的深入，地表水流数值模拟越来越成为当今学者研究的焦点。MIKE21模型是丹麦水力学研究所开发的二维数学模拟软件，在国内外水动力学模拟中受到了广泛运用，并且取得较为良好的效果。其模型简便、运算快捷、模拟精度高、模拟结果真实，是目前国际上较为先进的模型之一。MIKE21水动力学模型是平面二维自由表面流模型，强大的前、后处理和运算功能，可以模拟由于各种作用力的作用而产生的水位及水流变化[1]，为从事地表水工作技术人员提供可靠手段和重要依据，模型也在应用中不断发展和改进。

国内外对MIKE21水动力模型主要应用在河道行洪分析、蓄洪区洪水演进、城市内涝风险分析和水利工程建设影响等方面。河道行洪分析对河道安全运行[2]、河堤风险评价[3]具有重要意义；蓄洪区洪水演进[4]的模拟，可以得到在不同水情下的洪水影响；城市内涝是目前亟待解决的焦点问题，需要合理准确地模拟出大暴雨后的城市积水情况[5]，找出积水原因和对策；水利工程建设[6]在发挥巨大的社会、经济效益的同时，会对原始流场产生一定影响，影响程度依靠模拟计算。对此，本文主要综述国内外关于这些领域应用的实际问题和研究现状，总结MIKE21水动力学模型在各方面应用的研究方法和一般结论，旨在为MIKE21水动力学模型研究前景和方向提供参考借鉴。

2. 河道行洪分析

河床经过常年淤积加上河道发生演变，河道运行安全会受到影响，需定期对河道行洪能力进行验证，河道行洪安全要考虑河道堤防、行洪水位和河道流场。唐永[7]构建了关于大辽河河道的MIKE21水动力学模型，依据防洪标准，对大辽河研究区整体堤防进行了分析。类似的河道堤防安全评价，还发生在冯金鹏[8]对大洋河行洪能力进行检验时，在建立水动力学模型模拟计算后，发现岫岩城市段从铁路桥至雅河汇合口上游，右岸和左岸满足不同洪水标准。另外，马贵友[9]对海城河建立二维水动力学模型，计算分析设计洪水条件下河道行洪能力及其流场分布，对河岸岸堤安全性提出了要求。张志林[10]选取东风水库上游复州河附近河道为模拟区，运用MIKE21 FM水动力模块绘制了河道流场图，讨论其行洪安全。郭维东[11]为研究浑河河道交汇口处的水流特性，选取中间河段作为研究对象，采用MIKE21软件进行洪水演进计算，对此河段的水面形态、流速分布及交汇口处分离区、滞留区等位置做了定量分析。

河道的洪水演进过程可以在MIKE21水动力模型中完整重现，对河道历史洪水进行模拟时，可以利